Q GDW 11685-2017 高压直流输电系统直流电压测量装置现场试验规范.pdf

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1、ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11685 2017 高压直流输电系统直流电压测量 装置现场试验规范 Specification for the site tests of DC voltage measuring device for HVDC transmission system 2018-01-18 发布 2018-01-18 实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 11685 2017 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 概述 . 2 5 现场试验 . 3 附录 A

2、（规范性附录） 准确度测量试验设备技术要求 8 编制说明 9 Q/GDW 11685 2017 II 前 言 为规范高压直流输电系统直流电压测量装置现场试验，特制 定 本标准。 本标准由国家电网公司营销部提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位： 中国电力科学研究院、国网浙江省电力公司、 国家电网公司运行分公司 、国网安徽省电力公司、全球能源互联网研究院、国网福建省电力公司、国网湖北省电力公司、国网四川省电力公司、国网辽宁省电力公司、国网宁夏电力公司、许继集团有限公司、南京南瑞集团公司。 本标准主要起草人： 李登云、胡浩亮、姚力、李健健、刘少波、任民、陈龙龙、徐子立、郑州

3、、李俊、周一飞、朱义东、马奎、马永武、罗苏南。 本标准首次发布。 本标准在执行过程中的意见或建议反 馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 11685 2017 1 高压直流输电系统直流电压测量装置现场试验规范 1 范围 本 标准规定了高压直流输电系统直流电压测量装置现场试验的 一般要求、环境条件和试验方法 。 本标准适用于 1100 kV及以下电压等级直流输电系统直流电压测量装置的交接试验和后续试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅 注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 1102

4、3 1989 高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法 GB/T 16927.3 2010 高电压试验技术 第 3部分：现场试验的定义及要求 GB/T 20840.7 2007 互感器 第 7部分：电子式电压互感器 GB/T 22071.1 2008 互感器试验导则 第 1部分：电流互感器 GB/T 26217 2010 高压直流输电系统直流电压测量装置 GB 50150 2016 电气装置安装工 程电气设备交接试验标准 3 术语和定义 GB/T 20840.7 2007、 GB/T 26217 2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 直流电压测量装置 DC voltagemeas

5、uring device 提供与一次回路直流电压相对应的信号的装置，供给测量仪器、仪表和保护或控制设备。 GB/T 26217 2010， 定义 3.2 3.2 一次电压传感器 primary voltage sensor 一种电气、电子、光学或其他的装置，产生与一次电压端子间电压相对应的信号，直接或经过一次转换器传送给二次 设备。 GB/T 20840.7 2007，定义 2.1.40 3.3 一次转换器 primary converter 一种装置，将来自一个或多个一次电压传感器的信号转换成适合于传输系统的信号。 GB/T 20840.7 2007，定义 2.1.41 Q/GDW 1168

6、5 2017 2 3.4 传输系统 transmitting system 一次部分和二次部分之间传输信号的短距或长距耦合装置。依据所采用的技术，传输系统也可用以传送功率。 GB/T 20840.7 2007，定义 2.1.43 3.5 二次转换器 secondary converter 一种装置，将传输系统传送的信号转换为供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置的量，该量与一次端子间电压成正比。 GB/T 20840.7 2007，定义 2.1.44 3.6 后续试验 following test 直流电压测量装置投入运行后，在换流站停电检修期间进行的各种试验，以及设备异常时为进一步评估设备状

7、态进行的试验。 4 概述 直流输电系统中的直流电压 测量装置 一般由一次电压传感器、一次转换器、传输系统、二次转换器组成， 基本 原理 如 图 1所示（图中并非每一个部件均为必需的）。 一 次 电 压传 感 器一 次转 换 器传 输 系 统二 次 转 换 器数 字 输 出二 次 转 换 器模 拟 输 出H V图 1 直流电压测量装置基本原理图 当直流输电系统中的一次直流高电压施加在一次电压传感器的高压端子上时，一次电压传感器输出与一次端子施加电压相对应的模拟信号 。 该模拟信号由传输系统传输到二次转换器，或经一次转换器转换成适合于传输系统的信号后再由传输系统传输到二次转换器， 二次转换器将传输

8、过来的信号进一步处理为直流输电控制、保护系统需要的信号。 直流电压测量装置一般采用阻容分压器作一次电压传感器（不排除其他原理的一次电压传感器），阻容分压式一次电压传感器的原理如图 2所示。 为保证 二次侧的安全，在低压臂上并联一个电压限制装置 F1，以限制抽头与地之间的电压。 阻容分压器的电阻部分用于测量直流电压， 阻容分压器的电容部分主要用于均匀雷电冲击电压和操作冲击电压的分布。 Q/GDW 11685 2017 3 R1 32 4R1FC1 1C2 2极 线 / 中 性 线说明： R13、 C11 一次电压传感器的 高压臂电阻和高压臂电容 ； R24、 C22 一次电压传感器的 低压臂电阻

9、和低压臂电容。 图 2 一次电压传感器原理图 5 现场试验 5.1 一般要求 现场试验包括投运前的交接试验和投运后的后续试验，现场试验项目如表 1所示。 表 1 现场试验项目 试验项目 交接试验 后续试验 外观检查 密封性能检查 光源检查 * * 光纤损耗测量 * * 高压支路电容测量 低压支路电容测量 高压支路电阻和低压支路电阻测量 * * 直流耐压试验 绝缘介质性能试验 * 极性检查 准确度测量试验 * 注： “”表示应进行的试验项目，“”表示可不进行的试验项目，“ *”表示必要时可进行的试验项目。 5.2 试验环境条件 Q/GDW 11685 2017 4 现场试验环境条件应满足以下要求

10、： a) 环境 温度： -25 +55 ； b) 相对湿度 ：不大于 95%。 5.3 试验方法 5.3.1 外观检查 试验前，应进行以下外观检查： a) 外观完好无损 ，设备部件完整； b) 表面清洁； c) 设备和机架的接地牢固可靠， 标识清晰 ； d) 设备各部件的连接可靠。 5.3.2 密封性能检查 检查油浸式直流电压测量装置油面，外表应无可见油渍现象，必要时 按照 GB/T 22071.1 2008，5.1.1的规定进一步检查。 气体绝缘式直流电压测量装置定性检查有无泄漏点，必要时 按照 GB 11023 1989， 4.2的规定进行定量检测，年泄漏率应小于 0.5%。 5.3.3

11、光源检查 直流电压测量装置一次转换器采用激光供电时，光源应符合 设备技术规范要求。 激光供电有开环和闭环两种方式，应根据激光供电方式采取不同方法进行光源检查。 对于激光器开环供电方式， 按照 设备 技术规范要求 ，设置激光器驱动电流为额定驱动电流，用光功率计测量激光器的输出功率。激光器输出功率应符合 设备技术规范要求。 对于激光器闭环供电方式，用光纤将激光器与一次转换器连接后，在装置上读取激光器驱动电流及数据光纤的数据电平，激光器驱动电流及数据电平应符合 设备技术规范要求。 5.3.4 光纤损耗测量 应对直流电压测量装置的所有光纤，包括备用光纤，进行光纤损耗测量。 利用光源和光功率计测量光纤损

12、耗，测量结果应符合 设备技术规范要求。 激光器的供能光纤对光纤头的清洁度要求较高，光纤头不宜多次插拔，光纤头每次插拔操作时应用放大镜检查光纤头是否清洁，若不清洁，需用专用清洁器进行清洁。 5.3.5 高压支路电容测量 用电桥法或其他等效方法进行高压支路电容测量。 在 50 Hz频率下，进行分压器高压支路电容的电容量测量，试验电压的方均根植不小于 30%额定直流电压。 测量结果应符 合设备技术规范要求。 5.3.6 低压支路电容测量 用电桥法或其他 等效方法进行低压支路电容测量。 对低压支路中的电容进行测量，包括传输系统电容等，记录总的测量值。 总电容值应 符合设备技术规范要求。 Q/GDW 1

13、1685 2017 5 5.3.7 高压支路电阻和低压支路电阻测量 若进行了准确度测量试验，可不再进行高压支路电阻和低压支路电阻的测量。 应在直流耐压试验前后进行低电压下分压器高压支路电阻和低压支路电阻的测量。测量包括正极性和负极性两个方向，测量结果取正负极性测量值的平均值。 直流耐压试验前后电阻测量值的最大偏差应 符合设备技术规范要求。 5.3.8 直流耐压试验 在直流电压测量装置的一次端子和地之间施加直流试验电压 ，试验电压 值 为出厂直流耐压试验电压值的 80%，持续时间为 5 min， 按照 GB/T16927.3 2010中 第 6章 的规定进行。 试验过程中，应无击穿或闪络发生。

14、5.3.9 绝缘介质性能试验 在交接试验中，应进行绝缘介质性能试验。 在后续试验中，当对绝缘性能有怀疑时，也应进行本项试验。 绝缘介质性能试验，应符合下列要求： a) 绝缘油的性能：符合 GB 50150 2016中表 19.0.1、表 19.0.2的要求； b) SF6气体的性能： SF6气体充入设备并静置 24小时后取样，气体水分含量不大于 250 L/L（ 20 体积百分数）； c) 油浸式直流电压测量装置，应进行油中溶解气体的色谱分析。油中溶解气体组分总烃含量不宜 超过 10 L/L， H2含量不宜超过 100 L/L， C2H2含量不宜超过 0.1 L/L。 5.3.10 极性检查

15、一次端子施加不低于 5%的额定直流电压，极性应与端子标识一致。 极性检查可与准确度测量试验合并进行，用误差测量系统的极性指示功能或误差测量功能，确定互感器的极性。 5.3.11 准确度测量试验 5.3.11.1 一般要求 直流电压测量装置的实际误差应满足表 2的要求。 表 2 准确度等级与误差限值 准确度等级 在 10%-100%额定电压下的误差限值（ %） 0.1 0.1 0.2 0.2 0.5 0.5 1 1 准确度测量试验应在被试直流电压测量装置 额定电压的 10%、 20%、 50%、 80%、 100%下进行。 准确度测量试验采用标准直流分压器作标准器。 标准直流分压器、误差测量系统

16、和直流电压源的技术要求见附录 A。 Q/GDW 11685 2017 6 5.3.11.2 数字量输出型直流电压测量装置 被试直流电压测量装置的输出为数字量时，采用如图 3所示的原理图进行准确度测量试验 。 传 输系 统直流电压源标准直流分压器一次电压传感器一 次 转换 器Ux误 差 测 量 系 统u0标 准 A D转 换 器求 值单 元合 并 单 元时 钟二 次 转换 器被 试 直 流 电 压测 量 装 置图 3 数字量输出时的准确度测量试验原理图 误差测量系统输出时钟信号， 控制标准 AD转换器采集数据和 被试直流电压 测量装置输出数据的同步，通过求值单元 计算出被 试 直流电压测量装置的

17、误差 。 被试直流电压 测量装置 的误差按式 （ 1） 计算： %10000 00 uK uKU x （ 1） 式中： K0 标准直流 分压器 的标称分压比 ； u0 标准直流分压器的二次输出电压； Ux 被试直流电压测量装置的一次电压测量值。 5.3.11.3 模拟量输出型直流电压测量装置 被试直流电压测量装置的输出为模拟量时，采用如图 4所示的原理图进行准确度测量试验 。 Q/GDW 11685 2017 7 传 输系 统直流电压源标准直流分压器一次电压传感器一 次 转换 器uxu0二 次 转换 器被 试 直 流 电 压测 量 装 置误 差 测 量 系 统标 准 A D转 换 器求 值单

18、元图 4 模拟量输出时的准确度测量试验原理图 误差测量系统同步测量标准直流分压器和被试直流电压测量装置的输出 u0 与 ux，通过求值单元 计算出被 试 直流电压测量装置的误差 。 被试直流电压 测量装置 的误差按式 （ 2） 计算： %10000 00 uK uKuK xx （ 2） 式中： u0 标准直流分压器的 二 次输出电压； ux 被试直流电压测量装置 的 二 次输出电压； K0 标准直流分压器的标称分压比 ； Kx 被试直流电压测量装置 的标称分压比。 Q/GDW 11685 2017 8 A A 附 录 A （规范性附录） 准确度测量试验设备技术要求 A.1 标准直流分压器 标准

19、直流分压器的准确度等级应不低于表 A.1的规定。 表 A.1 标 准直流分压器的准确度 等级 要求 被试 直流电压 测量装置 准确度等级 0.1 0.2 0.5 1 标准直流分压器准确度等级 0.02 0.05 0.1 0.2 A.2 误差测量系统 误差测量系统的基本误差示值分辨力应不低于被试直流电压测量装置误差限值的 1/20。 误差测量系统的测量误差，应不大于被试直流电压测量装置误差限值的 1/10。 误差测量系统输入阻抗引入的误差，应不大于被试直流电压测量装置误差限值的 1/10。 误差测量系统在每个测量点下的测量次数应不小于 10次，单次测量的采样时间应不小于 80 ms，最终测量结果

20、为多次测量结果的平均值。 A.3 直流电压源 直流 电压 源稳定性应优于 0.1%/3 min； 直流 电压 源的纹波系数应满足表 A.2的 要求； 直流 电压 源的电压调节装置应能保证输出电压由接近零值平稳连续地调到 被试 直流电压 测量 装置的 100%额定电压 。 表 A.2 直流电压 源 的纹波要求 被试 直流电压 测量装置 准确度等级 0.1 0.2， 0.5， 1 直流 电压 源纹波（ %） 0.1 0.2 Q/GDW 11685 2017 9 高压直流输电系统直流电压测量装置 现场试验规范 编 制 说 明 Q/GDW 11685 2017 10 目 次 1 编制背景 11 2 编

21、制主要原则 11 3 与其它标准文件的关系 11 4 主要工作过程 11 5 标准结构和内容 11 6 条文说明 12 Q/GDW 11685 2017 11 1 编制背景 本标准依据国家电网公司关于下达 2016年度公司第一批技术标准制修订计划的通知 (国家电网科 2015 1240号 )的要求编写 。 随着公司直流特高压工程建设工作的有序推进，以及柔性直流输电工程的快速发展，公司输电系统中直流输电系统的数量不断增多，所占比重不断增大。与交流输电系统相比，直流输电系统对控制和保护的要求更高，直流输电系统中的直流电压测量装置，是测量直流输电系统电压的重要一次设备，对直流输电系统的控制和保护起到

22、至关重要的作用。 直流电压测量装置不仅包括一次传感器部分，还包括一次转换器、传输系统、二次 转换器等部分，比传统交流互感器要复杂得多，与交流电子式互感器相比，也有一定的特殊性。但是，由于目前公司缺乏专门针对直流电压测量装置现场试验的标准，使直流电压测量装置的现场试验缺乏规范性，为规范直流电压测量装置的现场试验，制定本标准。 2 编制主要原则 本标准根据以下原则编制： a) 先进性原则，充分吸收借鉴国内外相关领域应用的前沿技术、先进标准，反映相关试点工程已 取得的先进成果和经验； b) 成熟性原则，充分反映公司相关领域已经获得广泛应用和实用的技术及成果； c) 适用性原则，充分考虑经济上的合理性

23、、安全上 的可靠性、实施上的可操作性。 3 与其他标准文件的关系 本标准与相关技术领域的国家现行法律、法规和政策保持一致。 本标准不涉及专利、软件著作权等知识产权使用问题 。 本标准 在现场测量方面与与 GB/T 20840.7、 GB/T 26217、 GB 50150一致，在技术要求上严于以上三项国标 。 4 主要工作过程 2016年 1月， 按照公司技术标准制修订计划，项目启动 ，开始标准编制工作 。 2016年 3月， 成立编写组， 在 小组 充分调研运行情况、现场试验开展情况的基础上，编制了本标准的草案稿 。 2016年 5月， 完成标准大纲编写， 在武汉召开了本标准的工作组启动会，

24、会上对草案稿进行了讨论，形成了初步的修改意见，明确了下一步的工作要求 。 2016年 7月，根据会议纪要要求，修改形成征求意见稿 。 2016年 9月，在北京 召开会议进一步 讨论，结合 会议 意见进一步修改 。 2017年 2月，完成标准征求意见稿编写，采用函件方式广泛、多次在公司系统范围内征求意见。 2017年 4月，根据意见修改形成 标准 送审稿。 2017年 4月，公司营销标准化专业工作组在武汉组织召开了标准审查会，审查结论为：审查组经过协商一致，同意修改后报批。 2017年 5月，修改形成报批 稿。 5 标准结构和内容 Q/GDW 11685 2017 12 本标准主题章分为 5章，

25、以及 附录 A（ 规范性附录）。本标准规定了相关术语和定义，简述了直流电压测量装置的基本原理，并在试验项目、试验条件、试验方法和结果判定上规范了直流电压测量装置的现场试验，在第 3章至第 5章中分别给出这几个方面的规定和要求。 本标准第 3章，规定了高压直流输电系统直流电压测量装置的相关术语和定义。 本标准第 4章，简述了高压直流输电系统直流电压测量装置的基本原理。 本标准第 5章，规定了高压直流输电系统直流电压测量装置现场试验的试验项目、试验条件、试验方法和结果判定。 6 条文说明 本标准 5.1条中，依据 GB/T 26217中对直流电压测量装置现场试验项目的相关规定，同时结合直流运行公司

26、和各省级电科院的实际工作情况，按交接试验和后续试验对直流电压测量装置的现场试验进行了分类，并规定了现场试验的试验项目。 本标准 5.3条中，除准确度测量试验外，其他试验项目或者有相关成熟标准可以参照，或者试验操作简单，无需赘述，因此，这些试验项目的篇幅较短。 本标准 5.3.11.1中，依据 GB/T 26217中对直流电压测量装置准确度等级的规定，结合实际运行中直流电压测量装置的准确度情况，规定了直流电压 测量装置的准确度等级为 0.1级、 0.2级、 0.5级、 1级；依据 GB/T 26217中对直流电压测量装置误差的相关规定 、 JJG 1021中对电力互感器误差试验电压范围的相关规定、以及 JJG 1007中对直流高压分压器检定点的相关规定，同时考虑到直流电压测量装置的误差特性以及实际的试验能力，规定了准确度测量试验在 10%、 20%、 50%、 80%和 100%额定电压下进行 。 _ 1 2 国 家 电 网 公 司 办 公 厅 2 018 年 1 月 5 日 印 发